首页 >
裂化反应
✍ dations ◷ 2025-04-25 07:52:05 #裂化反应
在石油化学、石油地质学及有机化学中,裂解是将复杂的干酪根及长链重质烃的碳-碳键分裂成更单纯的分子,裂解反应速率及最终产品与温度及催化剂的有无有极大的相关。裂解是一种将长链烃类转换成短链烃类的过程,这个过程可能需要高温高压。简单来说裂解是将分子在高温、催化剂及溶剂环境中分离,例如破坏蒸馏或热裂解。液态触媒裂解会产出大量的液化石油气及汽油,而加氢裂解则是航空燃料、柴油及石油脑的主要生产方式,并会产出液化石油气。在数种热裂解方法中,俄罗斯工程师弗拉基米尔·舒霍夫(俄语:Шухов, Владимир Григорьевич)在1891年率先研发并申请专利,但并没有更深入的相关研究,1908年美国威廉·M·伯顿(英语:William Merriam Burton)及罗伯特·E·汉弗莱独自研发及注册美国专利,他们的处理优点是冷凝器及锅炉都维持在压力中。早期的制程都是批次的而不是连续的,且有许多类似的专利制程相继在美欧注册专利,但不是每个都很实用,1924年美国Sinclair石油公司拜访Shukhov,表示希望能够将由Shukhov制程延伸的Burton和Humphrey专利制程无效化,以避免使用该制程的其他对手壮大,Shukhov满足了他们的需求也表示了俄罗斯的石油工业可以很轻易的拥有自己的石油裂解设施不是只会免费抄袭美国专利。但就在几年后俄国革命后俄国迫切需要发展工业及取得外国的技术交换,最终俄国的石油工业还是从美国及其他国家得到相关技术。再不久后液体催化裂解制程被研发了并取代许多纯热裂解的设施,但纯热裂解设施还是有其用处,因为并不是全部原料及最终产品都能从液体催化裂解制程中获得满足,例如石油脑、燃料及焦炭的生成还是沿用纯热裂解制程,但纯热裂解也发展出其他更复杂的处理程序例如:减黏裂化、蒸气裂解及焦化。裂解时会发生许多化学反应,大部分是由自由基起始反应,电脑模拟可以帮助预测反应途径,主要的反应包括:由单一分子裂解成两个自由基,只有小部分的分子会参与初始反应,但这是必须的,因为需要这一小部分分子产生自由基以驱动剩下的裂解反应,蒸气裂解通常是将两个碳分子间的化学键打破而不是碳氢间的键结。CH3CH3→2CH3.自由基将另一个分子的氢原子移除,使另一个分子转换成自由基CH3.+CH3CH3→CH4+CH3CH2.自由基分解成两个分子一个烷烃,和另一个自由基此过程产生烷烃产品CH3CH2→CH2=CH2+H.与自由基分解相反,一个自由基与一个烷烃分子反应,此反应为使用较重质的原料产生芳香族类制品。CH3CH2.+CH2=CH2→CH3CH2CH2CH2.两个自由基互相反应形成一个非自由基分子。有两种常见反应,一为重组,是将两个自由基结合,另一则是不平衡反应,是一个自由基将一个氢原子转换到另一个自由基,形成烯烃及烷烃。CH3.+CH3CH2.→CH3CH2CH3CH3CH2.+CH3CH2.→CH2=CH2+CH3CH3此反应丁烷可能在三个位置被断裂48%断在CH3-CH2键间CH3/CH2-CH2CH3此反应做中会得到一个烷烃及一个烯烃CH4+CH2=CH-CH338%断在CH2-CH2间CH3CH2/CH2CH3最终得到一个烯烃及一个不同的烷烃14%断在碳氢间H/CH2-CH2-CH2-CH3最终得到一个烯烃及一个氢分子此为第一个烃类裂解的方法,热裂解是吉布斯自由能公式中以火商为支配官能基而非以火含为主的,虽然碳碳单键间由离能相对较高,且裂解是高度吸热的反应,但能使较大的火商分子分裂成数个较小的分子有利裂解反应。较先进的高压热裂解需在7000kpa环境中进行,轻质且含大量氢原子的原料会发生不平衡反应并耗尽氢原子,此至成主要生产聚和单体。热裂解现阶段为生产燃油或石油焦炭,这两种产物可以再蒸汽裂解或热解制程中产出有用的乙烯及提供其他石油工业做为原料使用,若再叫低温的延迟交化处理可以得到高结晶的针状焦炭可用于钢铝业的电极制作。W.M Burton最早在1912发展热裂解,再371~399度及90psi压力中操作,为Burton法,1921年Dubbs发展出更先进的热裂解法,在399~460度温度中操作,为Dubbs法,在1940年催化裂解法发展前被提炼业界广泛使用。将饱和烃分裂成不饱和烃类,通常是生产轻质烯烃如石蜡及乙烯丙烯原料为轻油或液化石油气,加入蒸气并快速通过约850度的无氧高温炉并以冷却油降温终止反应。产品取决于原料的种类、蒸气比及加热时间,较高的裂解温度会得到较多的丙烯及苯类,较低的加热温度会的到丙烷、四碳烃类及液体产品,但会在反应器内型成碳残留降低反应效率,这套设备使用数个月就必须将炉心卸下并接上水蒸气将堆积在炉壁的积碳转变成一氧化碳和二氧化碳,而在清理后又可以将反应设备装回继续使用。催化法需要酸性的催化剂通常是固体的硅铝或沸石,将键结切断并产生一碳正离子及一非常不稳定的氢负离子,对碳的自由基及阴离子都是非常不稳定的,并发生重组,再裂解时碳碳键的B位段炼,及分子间内的氢原子转移,此两种处理法的媒介(自由基及离子)是永远会再生的,所以这是一连锁反应,最后会是因自由基或离子的重组而停止反应。此法再现今被广泛使用因为燃油需求大增,旧型反应器以磐土为催化剂,新型的则以沸石为触媒,原料需先预热,并以喷嘴射向液态的高温触媒,将元量转为气态,并催化裂解反应,争气向高处飘并以气流分离最后成品为汽柴油及石油气,触媒会因反应而被焦炭包负降低活性,因此触媒化被送入脱离器以蒸气移除孔隙中的烃类残留物,再以高温及氧气烧掉残碳并提供下一个反应所需的热及活性并重复这个循环。此法所得的汽油可提高辛烷值但储存及使用时会因为石蜡而对油槽及喷油嘴产生残留物,以及稳定度的下降。此为一种加以氢气协助反应的触媒裂解,与加氢处理不同的地方在于加氢裂解是将C-C键断裂而不是C-S或C-N(加氢处理是在裂解以前的前处理以保护反应触媒)此裂解主产物是饱和烃类,依反应条件不同而产物会从乙烷、石油气到更重的烃类,通常加氢裂解反应使用的触媒是两用的能重组并切断烃炼以及加入一个氢原子到芳香族炼中得到石油脑。反应主产物为航空燃油及柴油还有一部分低硫石油脑及石油气,此法在欧亚较常见因为美国柴油用量相对较少。加氢的主要用途是1避免因高石蜡含量而产生的多环芳香族2减少焦油型成3提高纯度4避免触媒产生焦炭堆积5将原料中硫氮转换成硫化氢及氨6得到高16烷含量燃料Gunter Alfke, Walther W. Irion & Otto S. Neuwirth (2007). "Oil Refining". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a18 051.pub2.M. S. Vassiliou (2 March 2009). Historical Dictionary of the Petroleum Industry. Scarecrow Press. pp. 459–. ISBN 978-0-8108-6288-3.Oil of Russia. American Cracking for Soviet Refining. Yury EvdoshenkoKraus, Richard S. Petroleum Refining Process in 78. Oil and Natural Gas, Kraus, Richard S., Editor, Encyclopedia of Occupational Health and Safety, Jeanne Mager Stellman, Editor-in-Chief. International Labor Organization, Geneva. © 2011U.S. Supreme Court Cases & Opinions, Volume 322, UNIVERSAL OIL PRODUCTS CO. V. GLOBE OIL & REFINING CO., 322 U. S. 471 (1944)Ethylene Technology Sheet".Korzun, Mikołaj (1986). 1000 słów o materiałach wybuchowych i wybuchu. Warszawa: Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej. ISBN 83-11-07044-X. OCLC 69535236.James H. Gary and Glenn E. Handwerk (2001). Petroleum Refining: Technology and Economics (4th ed.). CRC Press. ISBN 0-8247-0482-7.James. G. Speight (2006). The Chemistry and Technology of Petroleum(4th ed.). CRC Press. ISBN 0-8493-9067-2.Reza Sadeghbeigi (2000). Fluid Catalytic Cracking is Handbook (2nd ed.). Gulf Publishing. ISBN 0-88415-289-8.Sadighi, S., Ahmad, A., Shirvani, M. (2011) Comparison of lumping approaches to predict the product yield in a dual bed VGO hydrocracker.Archived 2013-12-14 at the Wayback Machine. , International Journal of Chemical Reactor Engineering, 9, art. no. A4.Lide, David R., ed. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics(87th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 0-8493-0487-3.
相关
- 左塞尔左塞尔(Zoser)是埃及第三王朝最为著名的法老。他曾令其手下的官员,伊姆荷太普修建了埃及历史上的第一座金字塔——位于萨卡拉地区的左塞尔金字塔——作为他的陵墓。他的名字的
- 热力学温标热力学温标,又称开尔文温标、绝对温标,简称开氏温标,凯氏温标,是一种标定、量化温度的方法。它对应的物理量是热力学温度,或称开氏度,符号为K,为国际单位制中的基本物理量之一;对应
- 暴风雪航天飞机计划暴风雪航天飞机计划(俄语:Бура́н,罗马转写:Buran)是一个存在于前苏联时代的可重复使用航天器计划。计划始于1976年,由当时苏联的中央空气动力学研究所(ЦАГИ;TsAGI)负责,以回
- 德文郡第四代德文郡公爵 威廉·卡文迪许,KG,PC(英语:William Cavendish, 4th Duke of Devonshire,1720年5月8日-1764年10月2日),英国首相(1756-1757)。他在1741年和1747年当选德比郡议员。他
- 神经末梢神经末梢是神经的末端,能感受外来刺激并传递给神经中枢,或把神经中枢的冲动传达给有关组织。神经末梢可以分为感觉神经末梢和运动神经末梢。感觉神经末梢是感觉神经(亦称传入神
- 哈罗德·杰弗里斯哈罗德·杰弗里斯爵士(英语:Sir Harold Jeffreys,1891年4月22日-1989年3月18日),英国数学家,统计学家,地球物理学家和天文学家,英国皇家学会院士。他的著作《概率理论》(Theory of Pro
- 澳大利亚自由党澳大利亚自由党,是澳大利亚目前主要的两大政党之一,其与澳大利亚国家党组成的联盟是目前联邦的执政党。自由党由前总理罗伯特·孟席斯及其支持者于1945年脱离了原澳大利亚联合
- 分点分点(英语:equinox,或称二分点)是想像中天球赤道在天球上的位置,是每年太阳穿过天球赤道和黄道在天球上交点的天文事件,这造成地球上各地的白天和夜晚几乎等长。只有在分点的瞬间,
- 蝴蝶梦《蝴蝶梦》(英语:Rebecca)是一部由希区柯克所导演的黑白悬疑电影,改编自女作家达夫妮·莫里哀的同名小说,劳伦斯·奥利维尔和琼·芳登主演。这是希区柯克来到好莱坞以后所拍摄的
- 作业研究运筹学(Operations Research,又被称作作业研究),是一门应用数学学科,利用统计学和数学模型等方法,去寻找复杂问题中的最佳或近似最佳的解答。运筹学经常用于解决现实生活中的复杂